DE19931977A1 - Device for detecting lock cracks on sheet piles, piles and the like - Google Patents
Device for detecting lock cracks on sheet piles, piles and the likeInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Aus der EP 0 141 463 ist ein Schloßsprung-Detektorsystem bekannt, das sich durch den von den beiden Schloßbacken gebildeten Hohlraum hindurcherstreckt und dessen bei de Enden in den Schloßbacken verankert sind. Der Detektor ist in Form eines Rohres ausgebildet, in dessen Innerem ein Signaldraht angeordnet ist, der aus zwei Leitern besteht, die an einem Ende kurzgeschlossen sind und die im Rohr mit Hilfe von Epoxydharz festgelegt sind. Das Rohr erstreckt sich quer durch den Hohlraum im rech ten Winkel zur Längsachse des Hohlraumes und ist so ausgebildet, daß es mit dem einen Ende in eine Bohrung des Schloßbackens eingesetzt und mit dem gegenüberlie genden Ende durch den anderen Schloßbacken hindurchgeführt und dort verankert ist.A lock jump detector system is known from EP 0 141 463, which is characterized by the extends from the two lock jaws and the cavity de ends are anchored in the lock jaws. The detector is in the form of a tube formed, inside which a signal wire is arranged, which consists of two conductors exists, which are short-circuited at one end and which in the tube with the help of Epoxy resin are set. The tube extends across the cavity in the right th angle to the longitudinal axis of the cavity and is designed so that it with the one end inserted into a hole in the lock jaw and with the opposite end is passed through the other lock jaw and anchored there.
Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, daß mit ihr die in der Praxis vorkommen
den Störungen nicht in ausreichendem Maße erkannt werden können. Solche Störungs
ursachen, die in der Praxis häufig auftreten, und ihre herkömmliche Deutung sind bei
spielsweise:
Such a device has the disadvantage that it can not sufficiently detect the disturbances that occur in practice. Such causes of faults, which occur frequently in practice, and their conventional interpretation are, for example:
- 1. Beim Einrütteln der Bohlen und die dabei entstehende Schloßreibung treten hohe Temperaturen und mechanische Kräfte auf, die einen Kurzschluß im Kabel verursa chen können. In diesem Fall wird ein Schloßsprung angezeigt, obwohl die Bohlen im Schloß sein können.1. When shaking the planks and the resulting lock friction occur high Temperatures and mechanical forces that cause a short circuit in the cable can. In this case, a lock jump is displayed even though the planks can be in the castle.
- 2. Abhängig von der mechanischen Ausführung kann der elektrische Leiter verbogen sein, ohne daß eine Unterbrechung aufgetreten ist. In diesem Fall wird ein Schloß sprung angezeigt, die Bohlen sind aber im Schloß.2. Depending on the mechanical design, the electrical conductor can be bent be without an interruption. In this case, a castle jump displayed, but the planks are in the castle.
- 3. Bei einem Durchtrennen der elektrischen Verbindung können die offenen Kontak tenden durch die Metallelemente der umliegenden Schloßteile der Bohlen wieder elektrisch verbunden werden. In diesem Fall wird ein Schloßsprung angezeigt, ob wohl die Bohlen im Schloß sind.3. If the electrical connection is cut, the open contacts tendency again through the metal elements of the surrounding lock parts of the planks be electrically connected. In this case, a lock jump is displayed whether probably the planks are in the castle.
- 4. Durch den rauhen Betrieb an der Baustelle oder durch eine fehlerhafte Verbindung tritt ein Kabelbruch auf. Ein herkömmlicher Sensor zeigt die in der Weise an, daß die Bohle sich im Schloß befindet, obwohl das Schloß gesprungen ist.4. Due to the rough operation at the construction site or due to a faulty connection a cable break occurs. A conventional sensor indicates that in such a way that the screed is in the lock even though the lock is cracked.
- 5. Offene Kabelenden können durch Aufscheuern oder Kabelbruch in elektrisch leitfä higer Umgebung, z. B. Salzwasser, ebenfalls zu falschen Anzeigen führen.5. Open cable ends can be chafed or broken in electrically conductive higer environment, e.g. B. salt water, also lead to false readings.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik auszuschalten und einen Sensor zu schaffen, der unterschiedliche, durch häu fige Störungen auftretende Bedingungen feststellen kann, insbesondere im Falle der vorstehend erläuterten Störursachen feststellen kann, um welche Art von Störungen es sich handelt.The object of the invention is to overcome the disadvantages of a device according to the prior art Switch off technology and create a sensor that different, by hauu conditions, particularly in the case of The above-mentioned causes of faults can determine the type of faults is about.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Kennzeichens des Anspruches 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Un teransprüche.According to the invention, this object is achieved with the features of the characteristic of Claim 1 solved. Further refinements of the invention are the subject of the Un claims.
Grundsätzlich wird mit der Erfindung vorgeschlagen, daß eine elektrische bzw. elek tronische Schaltung mit Hilfe eines geeigneten Netzwerkes aus Widerständen so ausge legt und im Schloß angeordnet wird, daß bei jeder der vorstehend beschriebenen Stö rungen ein anderes Signal geliefert wird. Anhand dieses Signals wird in einem Aus wertgerät der Anschluß und die einwandfreie Funktion des Sensors geprüft und zu gleich der Zustand "Bohle im Schloß" oder "Bohle nicht im Schloß" eindeutig ange zeigt. Basically, the invention proposes that an electrical or elec tronic circuit with the help of a suitable network of resistors so out sets and is arranged in the castle that with each of the above described Stö another signal is delivered. Based on this signal is in an off device and the correct function of the sensor checked and closed the condition "screed in the castle" or "screed not in the castle" is clearly stated shows.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist ohne aktive elektronische Bauteile ausgelegt, so daß der Sensor eine hohe Umgebungstemperatur aushalten kann. Dies ist insbesondere beim Einrütteln bzw. Vibrieren von Bohlen von Bedeutung, da im Schloßbereich durch die Reibung sehr hohe Temperaturen entstehen können. Die bei der erfindungs gemäßen Vorrichtung vorgesehene mechanische Sollbruchstelle schließt aus, daß der Sensor lediglich verbogen, nicht aber unterbrochen wird. Die elektrische Sollbruchstel le bewirkt, daß der Sensor an einer bestimmten Stelle elektrisch durchtrennt wird, wo durch eine genaue Aussage über den Betriebszustand des Sensors möglich ist. Die elektrische Sollbruchstelle wird dabei so ausgelegt, daß sie bereits durchtrennt wird, wenn der Sensor aufgrund ungünstiger Einflüsse nur verbogen wird. Bei drahtloser Übertragung entfällt ferner das aufwendige und kostspielige Anschweißen von Schutz rohren und das Einziehen von Kabeln.The device according to the invention is designed without active electronic components, so that the sensor can withstand a high ambient temperature. This is particularly so important when shaking or vibrating planks, as in the lock area the friction can cause very high temperatures. The invention Mechanical device provided predetermined breaking point excludes that the Sensor is only bent, but not interrupted. The electrical breaking point le causes the sensor to be cut electrically at a certain point where is possible through a precise statement about the operating state of the sensor. The electrical predetermined breaking point is designed so that it is already severed, if the sensor is only bent due to unfavorable influences. With wireless Transmission also eliminates the time-consuming and costly welding of protection pipes and pulling cables.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in der Weise erweitert werden, daß in unter schiedlichen Tiefen zwei oder mehr Sensoren angebracht sind. Damit lassen sich zu sätzliche Aussagen über die Statik und die Dichtheit der Wand, die Geologie oder tie fenabhängige Störungen erreichen.The device according to the invention can be expanded in such a way that under different depths two or more sensors are attached. This allows Additional statements about the statics and the tightness of the wall, the geology or tie achieve window-dependent faults.
Der Sensor ist mit einem elektrischen Netzwerk, insbesondere einem Widerstands netzwerk gekoppelt, das beim Abscheren oder Zerstören seine elektrischen Eigenschaf ten so verändert, daß daraus auf die Art der möglichen Störgründe geschlossen werden kann, und daß mit Hilfe eines Nachweisgerätes an der Oberfläche eine Anzeige der Störgründe erzielt werden kann.The sensor has an electrical network, in particular a resistor network coupled, which when sheared or destroyed its electrical properties ten changed so that the nature of the possible reasons for the fault can be inferred from this can, and that with the help of a detection device on the surface a display of Reasons for failure can be achieved.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird im Bereich der Abscherstelle des Sensors eine mechanische Sollbruchstelle vorgesehen, nämlich eine Schwächung des Durch messers des Sensorgehäuses. Damit wird vom Sensor eine eindeutige Trennung ange zeigt, wenn eine Abscherung erfolgt und der Bolzen von der aktiven Bohle durchtrennt worden ist. Der vom Magnetsensor an der Sollbruchstelle abgescherte Teil mit dem Magneten wird abgetrennt und von der aktiven Bohle nach unten mitgenommen. In a further embodiment of the invention is in the area of the shear point of the sensor a mechanical predetermined breaking point is provided, namely a weakening of the through knife of the sensor housing. This means that a clear separation is indicated by the sensor shows when shearing occurs and the bolt is cut by the active screed has been. The part sheared off by the magnetic sensor at the predetermined breaking point with the Magnet is separated and taken down from the active screed.
Anstelle oder zusätzlich zu einer mechanischen Sollbruchstelle kann der Sensor gemäß der Erfindung mit einer elektrischen Sollbruchstelle ausgestattet sein, die in dem im Sensor angeordneten elektrischen Netzwerk ausgebildet und so ausgelegt ist, daß ein vorbestimmter Teil des Netzwerkes gegenüber dem restlichen Netzwerk unterbrochen wird, z. B., wenn ein veränderter Stromfluß auftritt, der an der elektrischen Sollbruch stelle zu einer Unterbrechung des Leiters führt. Anstelle eines Widerstandes im Netz werk des Sensors kann ein Magnet vorgesehen sein, der abgeschert wird. Beim Ab scheren wird der Schaltzustand eines Magnetsensors geändert, und diese Änderungen werden durch entsprechende Geräte an der Oberfläche angezeigt. Anstelle eines Dau ermagneten kann auch die Veränderung der Dämpfung oder der Induktivität einer Feldspule zum Nachweis des Abscherens verwendet werden.Instead of or in addition to a mechanical predetermined breaking point, the sensor can according to the invention be equipped with an electrical predetermined breaking point, which in the Sensor arranged electrical network is designed and designed so that a predetermined part of the network interrupted to the rest of the network will, e.g. B. when there is a change in current flow that occurs at the predetermined electrical break leads to an interruption of the conductor. Instead of a resistor in the network a sensor can be provided, which is sheared off. At the Ab shear, the switching state of a magnetic sensor is changed, and these changes are displayed on the surface by appropriate devices. Instead of a dhow The change in the damping or the inductance of a can also be magnetized Field coil can be used to demonstrate shear.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausfüh rungsbeispielen erläutert. Es zeigt:Below, the invention in conjunction with the drawing based on Ausfüh Examples explained. It shows:
Fig. 1 einen Magnetsensor nach der Erfindung in eingebautem Zustand mit passiver und aktiver Bohle im Betriebszustand, in Seitenansicht, Fig. 1 shows a magnetic sensor according to the invention in the installed state with passive and active pile in the operating state, in side view,
Fig. 2 die Anordnung nach Fig. 1, nachdem eine Auslösung an der Sollbruchstelle durch die aktive Bohle stattgefunden hat, Fig. 2 shows the arrangement of FIG. 1 after a trip has occurred at the breaking point by the active Bohle,
Fig. 3 eine Darstellung des Magnetsensors nach Fig. 1 in Aufsicht, Fig. 3 is a representation of the magnetic sensor of FIG. 1 in top view,
Fig. 4 einen elektrischen Sensor mit Widerstandsnetzwerk, Fig. 4 is an electrical sensor with resistor network,
Fig. 5 das Netzwerk nach Fig. 4 in an der Sollbruchstelle abgeschertem Zustand, Fig. 5, the network 4 according to FIG. Sheared in to the breaking point condition,
Fig. 6 das Sensor-Netzwerk nach Fig. 4 im Falle eines Kabelkurzschlusses, Fig. 6, the sensor network of Fig. 4 in the case of a cable short-circuit,
Fig. 7 das Sensor-Netzwerk nach Fig. 4 im Falle eines Kabelbruches, Fig. 7, the sensor network of Fig. 4 in the case of a cable break,
Fig. 8 das Sensor-Netzwerk nach Fig. 4 bei fehlerhafter Überbrückung des Kontaktes, Fig. 8, the sensor network of Fig. 4 with faulty bridging of the contact,
Fig. 9 eine schematische Darstellung einer Biegebeanspruchung eines Abscherbol zens, und Fig. 9 is a schematic representation of a bending stress of a shear bolt, and
Fig. 10 eine weitere Ausgestaltung eines elektrischen Sensors mit zusätzlicher Diode. Fig. 10 shows a further embodiment of an electric sensor with an additional diode.
In Fig. 1 sind eine passive Bohle 1, die bereits eingetrieben ist, und eine aktive Bohle 2, die gerade eingetrieben wird, nebeneinander und in der Höhenposition versetzt zu einander dargestellt. In der Schloßbacke 3 der passiven Bohle 1 ist eine Bohrung 4 vorgesehen, in die ein Träger 5 bzw. Gehäuse mit einem Sensor 6 eingesetzt ist, der über in einem aufgeschweißten Metallblock 7 geführte Leiter 8, 8' mit entsprechenden (nicht dargestellten) Meß- und Auswertgeräten verbunden ist. Der Träger 5 weist im Bereich der Bewegungsbahn der aktiven Bohle 2 eine mechanische Sollbruchstelle 9 auf, die beim Auftreffen der passiven Bohle 2 auf den Träger 5 ein Abscheren an einer exakt definierten Stelle ergibt. Der abscherbare Teil 8a des Trägers 5 nimmt beispiels weise einen Magneten 10 auf, der, wenn die aktive Bohle 2 auf das Teil 8a auftrifft, den Magneten 10 von dem Magnetsensor 6 trennt, so daß der feststehende Teil des Trägers 5 von den Magnetfeldern des Magneten 10 nicht mehr beeinflußt wird. Der Magnet 10 ist beispielsweise ein Permanentmagnet, und der Magnetsensor 6 zeigt bei einem Trennen bzw. Abspalten des abscherbaren Teils 8a des Trägers 5 an, daß ein Schloßsprung erfolgt ist.In Fig. 1, a passive screed 1 , which has already been driven in, and an active screed 2 , which is currently being driven in, are shown side by side and offset from one another in the height position. In the lock jaw 3 of the passive screed 1 , a bore 4 is provided, into which a carrier 5 or housing with a sensor 6 is inserted, which is guided by conductors 8 , 8 'in a welded-on metal block 7 with corresponding (not shown) measuring and evaluation devices is connected. The carrier 5 has a mechanical predetermined breaking point 9 in the region of the movement path of the active screed 2 , which results in shearing off at a precisely defined point when the passive screed 2 strikes the carrier 5 . The shearable part 8 a of the carrier 5 includes, for example, a magnet 10 which, when the active screed 2 strikes the part 8 a, separates the magnet 10 from the magnetic sensor 6 , so that the fixed part of the carrier 5 from the magnetic fields of the magnet 10 is no longer affected. The magnet 10 is, for example, a permanent magnet, and the magnetic sensor 6 indicates when the shearable part 8 a of the carrier 5 is separated or split off that a lock jump has occurred.
Die Fig. 4-8 und 10 zeigen ein Widerstandsnetzwerk innerhalb des Sensors, das in den einzelnen Figuren in unterschiedlichen Betriebszuständen dargestellt ist. Bei ge eigneter Dimensionierung der Widerstände lassen sich die verschiedenen Zustände über den Innenwiderstand eindeutig nachweisen. FIGS. 4-8 and 10 show a resistance network inside the sensor, which is shown in the individual figures in different operating states. If the resistors are dimensioned appropriately, the various states can be clearly demonstrated using the internal resistance.
Fig. 4 zeigt das Widerstandsnetzwerk bei einem Sensor im normalen Betriebszustand. Das Netzwerk ist insgesamt mit 13 bezeichnet und umfaßt Leiter 11, 12, einen Quer widerstand 14 (R1), einen Längswiderstand 15 (R2) und einen Abschlußwiderstand 16 (R3). Die Sollbruchstelle 17 ist zwischen den Widerständen 15 und 16 vorgesehen. Fig. 4 shows the resistance network with a sensor in the normal operating state. The network is generally designated 13 and comprises conductors 11 , 12 , a transverse resistor 14 (R1), a series resistor 15 (R2) and a terminating resistor 16 (R3). The predetermined breaking point 17 is provided between the resistors 15 and 16 .
Bei der Darstellung nach Fig. 5 ist ein Betriebszustand gezeigt, bei dem der Sensor in einwandfreier Weise durch die aktive Bohle 2 abgeschert ist. Der Endabschnitt des Netzwerkes mit dem Widerstand 16 ist hierbei vom Netzwerk abgetrennt. Die Abtren nung erfolgt an der Sollbruchstelle 17. In the illustration of FIG. 5, an operating state is shown in which the sensor is sheared in perfect manner through the active screed. 2 The end section of the network with the resistor 16 is separated from the network. The separation takes place at the predetermined breaking point 17 .
In Fig. 6 ist ein Kurzschluß in den Leitern 11, 12 des Netzwerkes dargestellt. Der Kurz schluß ist durch Überbrückung der Leiter 11, 12 mit 18 bezeichnet.In FIG. 6, a short circuit in the conductors 11, 12 of the network is shown. The short circuit is indicated by bridging the conductors 11 , 12 with 18.
Fig. 7 zeigt einen Betriebszustand, bei dem ein Leitungsbruch 19 in der Leitung 11 aufgetreten ist. Fig. 7 shows an operating state in which a line break has occurred in the line 11 19.
Der Betriebszustand nach Fig. 8 zeigt, wie die durchtrennten, offenen Enden der Leiter 11 und 12 z. B. über das Metall der Gegenbohle überbrückt werden, wie mit 20 ange deutet.The operating condition of Fig. 8 shows how the severed, open ends of the conductors 11 and 12 z. B. be bridged over the metal of the counter-screed, as indicated by 20.
Fig. 9 ist eine Darstellung einer Verbiegebeanspruchung durch Abscheren, bei der an der elektrischen Sollbruchstelle ein Reißen stattfindet, so daß ein Betriebszustand "Bohle im Schloß" klar erkannt werden kann. Fig. 9 is an illustration of a bending stress by shearing, in which a break occurs at the predetermined electrical breaking point, so that an operating state "screed in the lock" can be clearly recognized.
Fig. 10 zeigt ein Widerstandsnetzwerk mit einer zusätzlichen Diode im Sensor und den Übergangswiderstand RL in Form eines z. B. aufgescheuerten Kabels in leitfähiger Umgebung. Die Diode bewirkt, daß in einer Richtung der Strom IS fließen kann, nicht jedoch in der entgegengesetzten Richtung (gestrichelt, IS = 0), so daß der jeweils durch RL fließende Strom (je nach der Richtung) unterschiedliche Werte hat. Bei der dargestellten Polung gilt I = IL + IS. Beim Umpolen wird IS = 0 und I = IL . IS kann dann durch Differenzbildung ermittelt werden. Fig. 10 shows a resistance network with an additional diode in the sensor and the contact resistance R L in the form of a z. B. scrubbed cables in a conductive environment. The diode causes the current I S to flow in one direction, but not in the opposite direction (dashed line, I S = 0), so that the current flowing through R L (depending on the direction) has different values. I = I L + I S applies to the polarity shown. When changing the polarity, I S = 0 and I = I L. I S can then be determined by forming the difference.
In der nachfolgenden Tabelle wird für die verschiedenen Betriebszustände, die in den Fig. 4-8 dargestellt sind, tabellarisch aufgezeigt, wie die Erkennung des Betriebszu standes mit herkömmlicher Sensorsteuerung und mit der Magnetsensorsteuerung nach vorliegender Erfindung erfolgt und damit der Betriebszustand angezeigt wird. In the table below, the various operating states, which are shown in FIGS. 4-8, are shown in tabular form, as the detection of the operating state takes place with conventional sensor control and with the magnetic sensor control according to the present invention and thus the operating state is displayed.
Bei geeigneter Wahl der Widerstände R1, R2 und R3 im Widerstandsnetzwerk können die Zustände einwandfrei nachgewiesen werden. Im Falle des Kurzschlusses in den Leitungen wird ein Schloßsprung signalisiert, der tatsächlich nicht vorhanden ist. Bei dem Betriebszustand "Kabelbruch" wird nach dem Stand der Technik signalisiert, daß das Schloß einwandfrei ist, ohne daß ein Kabelbruch gemeldet wird. Mit der Erfindung erfolgt die richtige Meldung eines Kabelbruches.With a suitable choice of resistors R1, R2 and R3 in the resistor network the conditions are properly demonstrated. In the event of a short circuit in the Lines a lock jump is signaled, which is actually not available. At the operating state "cable break" is signaled according to the prior art that the lock is in good condition without a cable break being reported. With the invention there is the correct report of a cable break.
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